„Green Medical Imaging“ – Ultraschall als ressourcenschonende Zukunftstechnologie in der klinischen Bildgebung

Schlüsselwörter

CO₂-Fußabdruck - Nachhaltigkeit - Green Medical Imaging

Einleitung

Die globale Erderwärmung stellt eine der größten Herausforderungen des 21. Jahrhunderts dar – mit weitreichenden Konsequenzen für Umwelt, Gesellschaft und nicht zuletzt auch für das Gesundheitswesen [1].

Während die Folgen des Klimawandels für die menschliche Gesundheit bereits breit analysiert und diskutiert werden, gerät zunehmend auch das Gesundheitswesen selbst als Mitverursacher der Umweltkrise in den Blick [2]. Der Gesundheitssektor ist weltweit für etwa 4,4 % der globalen CO₂-Emissionen verantwortlich – Tendenz steigend [2]. Insbesondere bildgebende Verfahren wie die Magnet-Resonanz-Tomografie (MRT) und die Computertomografie (CT) zeichnen sich hierbei durch einen hohen Energieverbrauch, komplexe Infrastruktur-Bedarfe und zum Teil umweltrelevante Verbrauchsmaterialien aus. Die Nutzung dieser ressourcenintensiven Bildgebungsverfahren hat zudem in den vergangenen Jahren insbesondere durch gestiegene diagnostische Anforderungen – und nicht zuletzt durch die zunehmende Verfügbarkeit – stark zugenommen [3].

„Green Medical Imaging“ bezeichnet einen neuen Ansatz, in dem sich insbesondere die Sonografie als ressourcenschonende und zukunftsweisende Bildgebungsmethode profilieren kann. Als strahlungsfreies, breit verfügbares und energieeffizientes Verfahren bietet der Ultraschall nicht nur klinisch wertvolle Informationen in Echtzeit und im direkten Kontakt zwischen Arzt und Patient, sondern verursacht im Vergleich zu CT und MRT nachweislich eine signifikant geringere Umweltbelastung [4] [5].

Ziel dieses Editorials ist es, das Bewusstsein für die ökologische Dimension medizinischer Bildgebung zu schärfen und konkrete Einsparpotenziale für klimarelevante Emissionen durch den vermehrten Einsatz des Ultraschalls aufzuzeigen. Die Implementierung nachhaltiger Bildgebungsstrategien sollte dabei insbesondere auch die Diskussion darüber fördern, inwieweit der routinemäßige Einsatz hochpräziser und ressourcenintensiver Bildgebungsverfahren in der modernen Medizin stets medizinisch notwendig und verhältnismäßig ist.

Nutzung und Stellenwert bildgebender Verfahren in der modernen Medizin

Bildgebende Verfahren sind ein fester Bestandteil in der Diagnostik und Therapie einer Vielzahl von Erkrankungen und insbesondere in der modernen Onkologie und Notfallmedizin unabdingbar [6].

Basierend auf Daten der WHO werden jährlich über 3,6 Milliarden „Bildgebungen“ weltweit durchgeführt [7]. Am Beispiel von England entfallen hiervon immerhin 23 % der Untersuchungen auf den diagnostischen Ultraschall (US), 16 % sind Computertomografien (CT) und 9 % Magnet-Resonanz-Tomografien (MRT). Der größte Anteil (47 %) entfällt auf klassische Röntgen-Untersuchungen [3].

Mit der stetig wachsenden Anzahl bildgebender Untersuchungen wächst auch der Anteil medizinisch nicht sinnvoller oder nur mit geringem Mehrwert assoziierter Untersuchungen. In einem systematischen Review von 2024 wurde dargelegt, dass jährlich bis zu 2 Milliarden Dollar für „Low-value-imaging“-Verfahren ausgegeben werden. Durch eine Reduktion dieser Untersuchungen hätten bis zu 95 % der Kosten eingespart und der Verbrauch umweltrelevanter Ressourcen vermieden werden können [4].

Vergleich der Umweltbelastung verschiedener bildgebender Verfahren

Die Auswahl des geeigneten bildgebenden Verfahrens hat einen erheblichen Einfluss auf die Umweltbilanz im klinischen Alltag: Ultraschallbasierte Bildgebungsverfahren zeichnen sich durch verhältnismäßig geringe Anschaffungs- und Unterhaltskosten sowie einen minimalen Ressourcen-Verbrauch aus. Zur besonders günstigen CO₂-Bilanz der Sonografie trägt neben dem geringen Stromverbrauch auch die Möglichkeit zur „Bedside“- bzw. Point-of-Care-Anwendung bei, wodurch unter anderem innerbetriebliche Transportwege reduziert werden können [8]. Auch in der Geräteproduktion und bei der Entsorgung ergibt sich ein deutlich geringeres Maß an CO₂-Emissionen im Vergleich zu anderen Technologien ([Tab. 1]). Zudem sind Ultraschallgeräte in der Regel langlebiger und können im Laufe des Lebenszyklus an verschiedenen Einsatzstellen oder zu Ausbildungszwecken weiter genutzt werden. Die breite ambulante und stationäre Verfügbarkeit ermöglicht eine effiziente Versorgung und reduziert somit auch die Verweildauer und die Transportwege der Patienten, was wiederum die CO₂-Emissionen und Krankenhauskosten senkt [9]. Zudem sind bei sonografischen Verfahren keine iodhaltigen oder gadoliniumhaltigen Kontrastmittel [10] erforderlich, was die Patienten- und die Umweltbelastung weiter reduziert. Ferner sind auch die strukturellen Erfordernisse für die Sonografie im Vergleich zur Schnittbildgebung deutlich umweltschonender, da weniger Platzbedarf besteht, weniger Abwärme an den Geräten freigesetzt wird und keine aufwendigen Blei-Abschirmungen konstruiert werden müssen.

Tab. 1 Vergleich des Ressourcen-Verbrauchs bildgebender Verfahren. US = Ultraschall; CT = Computertomografie; MRT = Magnet-Resonanz-Tomografie; MTA = Medizinisch-technische/-r Assistent/-in.

	US	CT	MRT
Anschaffungskosten	Niedrig (50–150 k €)	Hoch (ca. 500 k €)	Sehr hoch (ab 1 Mio. €)
Unterhaltskosten	Gering	Mittel	Hoch
CO2 Verbrauch in kg  pro Untersuchung [15]
Produktion	nicht verfügbar	4,0 kg	6,0 kg
Betrieb	nicht verfügbar	2,6 kg	14 kg
Gesamt	0,5–0,65 kg	6,6 kg	20 kg
Energieverbrauch je Untersuchung unter Berücksichtigung des Energieverbrauchs, bezogen auf den gesamten Lebenszyklus [19]	Sehr niedrig, geringer Standby-Energieverbrauch (wenige Watt)	Ca. 24–34 kWh, für die tatsächliche Bildgenerierung werden hiervon nur ca. 1,6 % des Gesamt-Energiebedarfs benötigt [20]	104 kWh, wobei ca. 29 kWh auf den innerklinischen Energieverbrauch und 75 kWh für Produktion, Transport etc. anfallen [21]
Kontrastmittel-Belastung	Treibhausgas	Jodhaltige Kontrastmittel	Gadolinium-Belastung der Umwelt
Verfügbarkeit	sehr hoch, Bed-Side-Untersuchung	Gute Verfügbarkeit	Variierend, eher zentrale Standorte
CO2-Emission durch Patiententransporte	geringer Transportaufwand	Zentralisiert, aber gut verfügbar	Häufig längere Anfahrten notwendig
Personalaufwand	1 qualifizierter Untersucher ausreichend	MTAs + Arzt erforderlich	Hoher personeller Aufwand
Verbrauchsmaterial	Gering	Mittel (z. B. notwendige bauliche Maßnahmen)	Hoch (z. B. notwendige Kühlung)
Entsorgung	Einfach zu entsorgen	Bleiteile, Rückbau notwendig.	komplex (Helium, Schwerlast-Transport)

Ein weiterer relevanter Aspekt liegt in der diagnostischen Fokussierung: Anders als bei großvolumigen CT-Aufnahmen oder multiparametrischen MRT-Protokollen steht beim Ultraschall häufig eine konkrete klinische Fragestellung im Vordergrund, die durch den behandelnden erfahrenen Kliniker gezielt beantwortet werden kann. Durch die unmittelbare ärztliche Einordnung klinisch irrelevanter Nebenbefunde im Dialog mit dem Patienten während der Ultraschall-Untersuchung lassen sich potenziell kostspielige, für den Patienten häufig belastende sowie energieintensive Folgeuntersuchungen vermeiden. Dies betrifft insbesondere die Versorgungssituation in der Akutmedizin mit einem i. d. R. hohen Anteil an „notwendiger“ Bildgebung [11].

Im Vergleich zur Ultraschalldiagnostik hat die Computertomografie (CT) einen höheren Ressourcen-Verbrauch. Neben den höheren Anschaffungs- und Unterhaltsaufwendungen tragen vor allem der Stromverbrauch sowie der häufige Einsatz iodhaltiger Kontrastmittel zu CO₂-Emissionen und Umweltbelastung bei. Für die Patienten entsteht zudem eine relevante Strahlen-Exposition, die vor allem im Langzeitverlauf relevante Gesundheitsrisiken erhöht und somit auch indirekt zu zukünftigem Ressourcenbedarf beiträgt [12].

Die Magnet-Resonanz-Tomografie (MRT) hat, neben nuklearmedizinischen Spezialmethoden, die höchsten Anschaffungs- und Betriebskosten sowie den höchsten Energiebedarf aller klinisch relevanten bildgebenden Verfahren. Insbesondere der hohe Strombedarf, die notwendige Gerätekühlung mit flüssigem Helium, der komplexe Recycling-Prozess sowie der Einsatz gadoliniumhaltiger Kontrastmittel wirken sich nachteilig auf die CO₂-Bilanz und Umweltverträglichkeit aus [10]. Die aufwendige Logistik verursacht häufig Wartezeiten, die Klinikaufenthalte verlängern können. Die gezielte Optimierung, etwa durch Reduktion von Leerlaufzeiten, birgt daher beträchtliche Potenziale zur Verringerung der Umweltbelastung und der Betriebskosten [13].

Notwendigkeit eine neues „Bewertungsmaßstabes“ in der medizinischen Bildgebung

In Anbetracht der wachsenden ökologischen und ökonomischen Herausforderungen im Gesundheitswesen erscheint es sinnvoll, den bislang überwiegend technisch basierten Bewertungsmaßstab für bildgebende Verfahren zu überdenken. Künftig sollte nicht mehr ausschließlich das „technisch beste“ und aufwendigste Verfahren automatisch zum Einsatz kommen, sondern jenes, das im Kontext der klinischen Fragestellung „gut genug“ ist – bei gleichzeitig möglichst geringem Ressourcen-Verbrauch. Die Sonografie erfüllt in vielen Fällen exakt diese Anforderungen: zielgerichtet, effizient, kostengünstig und mit minimalem CO₂-Fußabdruck. Eine stärkere Berücksichtigung von Nachhaltigkeits- und Wirtschaftlichkeitskriterien in medizinischen Leitlinien und Entscheidungsalgorithmen könnte daher einen wichtigen Beitrag zur ökologischen Transformation des Gesundheitssektors leisten – ohne dabei die Versorgungsqualität zu beinträchtigen. Somit sollte der Gedanke des „Choosing wisely“ auch mit Blick auf ökologische Aspekte in der medizinischen Bildgebung breitere Anwendung finden [14].

Zusammenfassung

Im Zuge der zunehmenden gesellschaftlichen und politischen Diskussion über den ökologischen Fußabdruck des Gesundheitswesens rückt auch die Umweltbilanz bildgebender Verfahren verstärkt in den Fokus. Die Ultraschalldiagnostik bietet in diesem Kontext eine Reihe von Vorteilen, die über die bekannte Vermeidung von Strahlen-Exposition hinausreichen. So zeichnet sich die Sonografie durch einen signifikant geringeren Energiebedarf sowohl in der Herstellung als auch im laufenden Betrieb aus. Im Vergleich liegt die CO₂-Belastung deutlich unter der von CT- oder MRT-Systemen – letztere sind in dieser Hinsicht besonders ressourcenintensiv [15].

Darüber hinaus ermöglicht die hohe Verfügbarkeit und zunehmende Integration von Ultraschallgeräten am Patientenbett („Bed-Side“) eine unmittelbare und fokussierte Diagnostik [16]. Diese reduziert die Notwendigkeit weiterführender Untersuchungen, die häufig durch unspezifische Nebenbefunde in CT und MRT ausgelöst werden. Nicht zuletzt bietet der diagnostische Ultraschall auch strukturelle und wirtschaftliche Vorteile: Die vergleichsweise niedrigen Investitions- und Betriebskosten sowie der geringere Personalbedarf tragen zu einer nachhaltigen Prozess-Optimierung bei. Trotz der genannten Aspekte sollten klinische Indikationsstellung und diagnostische Anforderungen stets ausschlaggebend für die Auswahl des Verfahrens bleiben. Die Sicherstellung der Qualität der Befunde ist dabei stets an die fachliche Expertise gebunden, die insbesondere für sonografische Verfahren eine fundierte Aus- und Fortbildung erfordert.

Ausblick

Ein erhebliches zukünftiges Einsparpotenzial für die Umweltbilanz ergibt sich zudem aus einem zielgerichteten und selektiven Einsatz bildgebender Verfahren. Aktuelle Studien zeigen, dass etwa 20–50 % der durchgeführten Untersuchungen einen geringen diagnostischen Nutzen haben oder sogar für die jeweilige Fragestellung ungeeignet sein können [17]. Deshalb besteht das größte Potenzial zur Reduktion der CO₂-Emissionen in der konsequenten Vermeidung unnötiger Untersuchungen („Choosing-Wisely“-Initiative) [14]. Die Etablierung von klinischen Leitlinien, standardisierten Indikationskriterien [18] und Entscheidungshilfen könnte hier maßgeblich zur Optimierung beitragen.

Zusammengefasst bieten ein bewusster Umgang mit medizinischer Bildgebung sowie technologische und organisatorische Innovationen noch großes Potenzial für eine nachhaltigere, ressourcenschonendere und gleichzeitig qualitativ hochwertige Patientenversorgung.

• References

• 1 Romanello M, Walawender M, Hsu SC. et al. The 2024 report of the Lancet Countdown on health and climate change: facing record-breaking threats from delayed action. Lancet 2024; 404: 1847-1896
• 2 Karliner J, Slotterback S, Boyd R. et al. HEALTH CARE’S CLIMATE FOOTPRINT HOW THE HEALTH SECTOR CONTRIBUTES TO THE GLOBAL CLIMATE CRISIS AND OPPORTUNITIES FOR ACTION Health Care Without Harm Climate-smart health care series Green Paper Number One Produced in collaboration with Arup 2019.
• 3 Classification: Official Diagnostic Imaging Dataset Annual Statistical Release 2023/24.
• 4 Kjelle E, Brandsæter IØ, Andersen ER. et al. Cost of Low-Value Imaging Worldwide: A Systematic Review. Appl Health Econ Health Policy 2024; 22: 485-501
• 5 Strobel D, Meng S. Diagnostic ultrasound performed by a physician as a dialog. Ultraschall in Med 2018; 39: 251-252
• 6 Brady AP, Bello JA, Derchi LE. et al. Radiology in the era of value-based healthcare: A multi-society expert statement from the ACR, CAR, ESR, IS3R, RANZCR and RSNA. J Med Imaging Radiat Oncol 2021; 65: 60-66
• 7 To X-ray or not to X-ray? [cited 2025]. Available at: https://www.who.int/news-room/feature-stories/detail/to-x-ray-or-not-to-x-ray-
• 8 Merkle EM, Bamberg F, Vosshenrich J. The Impact of Modern Imaging Techniques on Carbon Footprints: Relevance and Outlook. Eur Urol Focus 2023; 9: 891-893
• 9 Klose MA, Becker A, Blank V. et al. Role of patient and staff mobility in scope 3 emissions in GI endoscopy. Gut 2024; 73: 1232-1234
• 10 Alemu AK, Zhang K, Klose L. et al. Critical raw materials in river waters: First observation of lutetium microcontamination of the Isère and Rhône rivers, Southern France. Water Res 2025; 286: 124105
• 11 Solomon CG, Salas RN, Bell ML. et al. Climate Change, Extreme Heat, and Health. N Engl J Med 2024; 390: 1793-1801
• 12 Büttner L, Posch H, Auer T. et al. Switching off for future – Cost estimate and a simple approach to improving the ecological footprint of radiological departments. Eur J Radiol Open 2020; 8: 100320
• 13 Idling MRIs overnight costs U.S. facilities millions, study says | HFM Magazine [cited 2025]. Available at: https://www.hfmmagazine.com/articles/4796-idling-mris-overnight-costs-us-facilities-millions-study-says?utm_source=chatgpt.com
• 14 Fölsch RUR, Hallek KM, Hasenfuß KG. et al. Schwerpunkt: Klug entscheiden Klug-entscheiden-Empfehlungen in der Gastroenterologie. Internist 2017; 58: 539-544
• 15 Martin M, Mohnke A, Lewis GM. et al. Environmental Impacts of Abdominal Imaging: A Pilot Investigation. J Am Coll Radiol 2018; 15: 1385-1393
• 16 Herzog M, Arsova M, Matthes K. et al. Technical assessment of resolution of handheld ultrasound devices and clinical implications. Ultraschall Med. 2024; 45(4): 405-411
• 17 Hendee WR, Becker GJ, Borgstede JP. et al. Addressing overutilization in medical imaging. Radiology 2010; 257: 240-245
• 18 Recommendations for medical imaging procedures Recommendation by the German Commission on Radiological Protection.
• 19 Roletto A, Zanardo M, Bonfitto GR. et al. The environmental impact of energy consumption and carbon emissions in radiology departments: a systematic review. Eur Radiol Exp 2024; 8(1): 35
• 20 Esmaeili A, Twomey JM, Overcash MR. et al. Scope for energy improvement for hospital imaging services in the USA. J Health Serv Res Policy 2015; 20: 67-73
• 21 Esmaeili A, McGuire C, Overcash M. et al. Environmental impact reduction as a new dimension for quality measurement of healthcare services. Int J Health Care Qual Assur 2018; 31: 910-922